Экологическая надежность техногенных подземных каверн
Статья - Экология
Другие статьи по предмету Экология
?следований не указывает на то, какие условия должны быть созданы для проявления этого механизма.
Герметичность обсадной колонны в контакте с горными породами обычно обеспечивается простой операцией пакеровки, или установки, в затрубье обсадной колонны скважины цементного моста (перемычки) твердеющим раствором специального тампонажного цемента.
Применяются также другие системы герметизации (закупорки) затрубья, рассчитанные на очень длительное время (сотни или даже тысячи лет). Эти системы включают применение природных неразрушающихся с течением времени материалов. К ним относятся бентониты, соли и т.п.
Качественный тампонаж обеспечивает плотность контакта зацементированной обсадной колонны и цементного кольца с вмещающим массивом горных пород. При этом достигается отсутствие движения жидкости как вдоль цементного кольца, так и во вмещающие, то есть прилегающие к стволу пробуренной скважины горные породы.
Особое внимание сосредотачивается на участках ствола скважины, пройденной по соли. Это самый чувствительный участок, где наиболее велика опасность утечек ввиду соприкосновения в нем различных материалов: каменной соли, цементного камня и стали при наличии одинакового уровня механических напряжений.
Утечки через контакт цементного моста с солью под высоким давлением жидкости в каверне возможны в течение многих лет. В подтверждение этого предположения было выполнено несколько серий исследований, в которых контакты соль цементное кольцо обычно принимались отрывающимися при высоких напряжениях, то есть без учета геологических свойств соли.
Подводя предварительный итог изложенному можно высказать следующие суждения:
Каменная соль не является, как ранее представлялось большинству практиков, сплошной, изотропной, непроницаемой для жидкостей и газов упруго-пластичной средой, способной полностью самозалечивать микро- и макротрещины, образовавшиеся в ней по различным причинам. Она чрезвычайно сложный материал, и потому необходимо грамотное, разумное, основанное на точном знании ее свойств, использование в качестве среды для строительства техногенных каверн.
Натурные исследования не подтверждают неизбежности гидроразрыва соли.
Пока не получено экспериментальных данных, бесспорно подтверждающих или опровергающих любой из трех названных выше потенциальных механизмов утечек при всех природных и природно-техногенных условиях.
Механизмы утечек из каверн могут изменяться в зависимости от состава, структуры и свойств соли и динамики повышения давления в каверне.
При этом важно понимать, что обеспечить абсолютную герметичность каверн и добиться полного отсутствия утечек хотя бы некоторых хранимых в таких кавернахрезервуарах продуктов (или отходов) невозможно. Однако возможно и необходимо обеспечить в каждом конкретном случае обоснованный приемлемый (оптимальный) уровень потерь и создать режим эксплуатации, при котором он не будет превышен, в первую очередь за счет ограничения максимального давления при эксплуатации.
Нормативные величины допустимых утечек (потерь) хранимого продукта из подземных резервуаров в каменной соли при максимальном рабочем давленииВид флюидаЕдиница измеренияРасчетный период времениОтносительные потери из резервуара объемом 50 м31 сут.1 годСрок службы50 лет100 летза 1 годза 50 летНефтепродуктм3
т0.02
0.0177.3
623.0365
311.5730
6.230.01460.73Рассолм3
т0.02
0.0247.3
8.46365
423.0730
846.00.01460.73Природный газтыс.м3
т0.069
0.0525.2
18.851260
9422520
18851.262.52Примечание: 1 paсчетный год принят равным 365.25 сут.Доказательствами факта официального признания проницаемости вмещающего массива каменной соли в России являются действовавшие нормативные документы по подземным хранилищам. Эти документы регламентируют допустимые уровни потерь хранимого продукта из подземных резервуаров (техногенных каверн) в каменных солях (см. таблицу).
Приведенные в таблице значения величин потерь хранимых флюидов рассчитаны на основании результатов, полученных при совместных испытаниях на герметичность технологических скважин и подземных резервуаров, причем весьма показательно, что допуски в обоих случаях одинаковы.
Следует отметить, что в одном нормативном документе возможность потерь продукта из подземных техногенных резервуаров в каменных солях не указывалась вообще, то есть официально не признавалась. Однако в нем были установлены нормы допустимого падения давления при испытаниях на герметичность технологических скважин. Позднее нормы потерь были регламентированы, но указывались только для углеводородных жидкостей, причем для скважин связывались с глубиной (0.04 м3/сут. для глубины 300 м и 0.1 м3/сут. для 1500 м).
Данные, приведенные в таблице, определены с учетом зарубежного и отечественного опыта эксплуатации подземных хранилищ в каменных солях и по порядку величин хорошо коррелируют с последними рекомендациями зарубежных специалистов. При этом предполагается технически исправное устьевое оборудование технологической скважины, герметичность обсадных колонн и высококачественный цементаж затрубного пространства. (Проницаемость цементного камня должна быть на уровне 10-18- 10-16 м2). Кроме того, предполагается, что прилегающая к подземному резервуару область вмещающих солей не содержит макротрещин, способных обусловить утечки флюида до заведомо неприемлемых величин.
При видимой значительности приведенных величин утечек флю